a kozmológia egyik makacsul kitartó anomáliája, hogy az univerzum milyen gyorsan terjeszkedik és milyen gyorsan várható a terjeszkedése.
A kozmológusok a tágulási sebességre — a Hubble konstans néven ismert sebességre — alapozzák a nem sokkal az ősrobbanás után kibocsátott sugárzás méréseit. Ez a sugárzás feltárja a korai Univerzum pontos összetevőit., A kozmológusok beépítik az összetevőket a kozmikus evolúció modelljébe, és előre futtatják a modellt, hogy megnézzék, milyen gyorsan bővül ma a tér.
az előrejelzés azonban elmarad: amikor a kozmológusok csillagászati objektumokat, például pulzáló csillagokat és felrobbanó szupernóvákat figyelnek meg, egy olyan univerzumot látnak, amely gyorsabban bővül, nagyobb Hubble állandóval.
az eltérés, a Hubble-feszültség néven ismert, még akkor is fennmaradt, amikor az összes mérés pontosabbá vált. Néhány asztrofizikus továbbra is vitatja, hogy a feszültség nem más, mint mérési hiba., De ha az eltérés valódi, akkor azt jelenti, hogy valami hiányzik az univerzum kozmológusainak modelljéből.
az utóbbi időben a teoretikusok új kozmikus összetevőket képzeltek el, amelyek a standard modellhez hozzáadva felgyorsítják az univerzum várható tágulási sebességét, így megegyeznek a megfigyelésekkel.
“az anomáliák felfedezése az alapvető módja annak, hogy a tudomány előrehaladjon” – mondta Avi Loeb, a Harvard Egyetem kozmológusa és egy tucat kutató közül, akik megoldásokat javasoltak a Hubble feszültségre.,
ezek a legfontosabb ötletek arra, hogy mi lehet A kozmikus terjeszkedés felgyorsítása.
bomló Sötét anyag
a kozmológia standard modellje magában foglalja az anyag és a sugárzás minden ismert formáját és kölcsönhatásait. Ide tartoznak a sötét energia és a sötét anyag néven ismert láthatatlan anyagok is, amelyek együttesen a kozmosz mintegy 96% – át teszik ki. Mivel ilyen keveset tudunk ezekről a sötét összetevőkről, ezek talán a nyilvánvaló hely a szokásos modell manipulálásának megkezdésére. “Ez az, amit rendelkezésére áll, hogy megváltoztassa az univerzum tágulási sebességét” – mondta Loeb.,
a standard modell feltételezi, hogy a sötét anyag lassan mozgó részecskékből áll, amelyek nem kölcsönhatásba lépnek a fénnyel. De mi van, ha azt is feltételezzük, hogy a sötét anyag nem csak egyetlen anyagból készül? Mivel sokféle látható részecske létezik-kvarkok, elektronok stb. -, több sötét részecske is lehet.
A publikált tavaly nyáron a Fizikai vizsgálat, D, Loeb pedig két munkatársa vett egy formája, sötét anyag, hogy bomlik a könnyebb részecske egy massless részecske ismert, mint egy sötét foton., Ahogy egyre több sötét anyag romlott az idő múlásával, úgy érveltek, hogy gravitációs vonzása csökkent volna, így az univerzum tágulása felgyorsult volna, enyhítve a Hubble feszültséget.
de a szokásos kozmológiai modellben ilyen kis változások nemkívánatos Kopogtató hatásokkal járhatnak. “Nagyon könnyű mindenféle apró módosítással előállni” – mondta Marc Kamionkowski, a Johns Hopkins Egyetem elméleti fizikusa – de ezt nehéz megtenni, anélkül, hogy a modell tökéletesen illeszkedne más csillagászati megfigyelésekhez.,
a bomlási sebesség és az egyes bomlásokban Elveszett sötét anyag mennyiségének változtatásával Loeb és kollégái kiválasztották a bomló sötét anyag modelljét, amely szerintük még mindig egyetért más csillagászati megfigyelésekkel. “Ha ezt az összetevőt hozzáadja a kozmológia standard modelljéhez, minden együtt tart” – mondta Loeb.
még mindig elégedetlen a bomló sötét anyag ötletével, részben azért, mert két új bizonytalan mennyiséget vezet be az egyenletekbe.,
“ebben az esetben két szabad paramétert adunk hozzá, hogy megoldjuk az egyik eltérést — és ez nyugtalanít” -mondta, összehasonlítva a bomló sötét anyagot Ptolemaiosz Földközpontú világegyetemi modelljének epiciklusaival. “Inkább két eltérést magyaráznék egy paraméterrel.”
Inconstant sötét energia
Az 1998-as meglepetés felfedezése óta, hogy az univerzum terjeszkedése felgyorsul, a kozmológusok visszataszító sötét energiát vettek fel a kozmikus evolúció modelljébe. De a természete rejtély marad., A legegyszerűbb lehetőség az, hogy a sötét energia a “kozmológiai állandó” – maga a tér energiája, állandó sűrűséggel mindenütt. De mi van, ha a sötét energia mennyisége az univerzumban nem állandó?
a korai sötét energiának nevezett korai világegyetemben egy extra adag sötét energia összeegyeztetheti a Hubble-állandó ellentmondásos értékeit. Ennek a korai sötét energiának a külső nyomása felgyorsította volna az univerzum terjeszkedését. “A trükkös rész az, hogy nem igazán tud maradni, gyorsan el kell mennie” – mondta Lisa Randall, a Harvard részecskefizikusa és kozmológusa.,